مدل‌سازي و شبيه‌سازي ديناميكي حركت نانوذرات در محيط هاي مختلف با استفاده از نانوربات AFM

Dynamic Modeling and simulation of nanoparticle motion in different environments using AFM nano–robot

امروزه يكي از بحـث هايي كه در دنياي نانو مطرح است، بحث جابه‌جايي يا منيپوليشن نانوذرات است. اين بحث به اين دليل مهم است كه مي توان با جابه‌جايي نانوذرات، ساختاري متفاوت از آنچه در حال ‌حاضر در دسترس است، را به دست آورد. لذا براي رسيدن به اين مهم از پروب ميكروسكوپ نيروي اتمي به‌عنوان منيپولاتور استفاده مي‌شود. با استفاده از پروب ميكروسكوپ نيروي اتمي، نانوذرات با كشيدن و يا راندن روي سطح، جابه‌جا شده و به نقطه‌ي مطلوب رسانده مي‌شوند. اگر نيروي وارده بيش ‌از حد نياز باشد، نانوذره پس از ايستادن پروب ميكروسكوپ نيروي اتمي همچنان به حركت خود (لغزشي يا غلتشي) ادامه داده و از نقطه‌ي مطلوب نهايي دور مي‌شود. از طرف ديگر، اگر نيروي وارده كم باشد، به‌طوري‌كه نتواند بر نيروي اصطكاك ايستايي غلبه كند، نانوذره هيچ حركتي نخواهد داشت. پس پيدا كردن نيروي بهينه در امر نانومنيپوليشن از اهميت بالايي برخوردار‌ است. در اين مقاله، با استفاده از شبيه‌سازي ديناميكي نانوذره، معادلات حاكم بر نانوذره در هنگام منيپوليشن استخراج و شبيه‌سازي شده تا با استفاده از آن‌ها بتوان نيروي بحراني و زمان بحراني را براي نانوذرات طلا، مخمر و پلاكت در محيط هاي گازي، آبي، الكلي و پلاسما محاسبه كرد. با مقايسه‌ي نتايج به دست آمده، نتيجه‌گيري مي‌شود كه حركت ذرات در محيط‌هاي مختلف بيولوژيكي با تاخير زماني و نيروي بحراني بيشتر نسبت به محيط گازي صورت مي‌گيرد.

Nowadays one of the arguments that have been raised in the world of nanotechnologies is moving or manipulation of nanoparticles. This discussion is important because the displacement of nanoparticles can make nanoparticle structurally different than what is currently available. So to achieve this goal, the atomic force microscope probe is used as manipulator.By the use of atomic force microscope probe, nanoparticles by pulling or pushing on the surface, are displaced and brought to the desired point. If the applied force was too much, Nanoparticle has been continued movement (sliding or rolling) after standing atomic force microscopy probes and away from the desired point. On the other hand, if the force is low, so that it can’t overcome the static friction force, Nanoparticles will not move. So finding the optimal force is important in nanomanipulation. In this paper, using nanoparticle dynamic simulation, the governing equations on nanoparticle are derived and simulated during manipulation so that they can be used to obtain the critical force and time for gold, yeast and platelets nanoparticles in gaseous, water, alcohol, and plasma environments. By comparing the results obtained in this paper, it is concluded that the movement of particles in different biological environments starts later, and by a force of higher magnitude relative to the gaseous medium.